عثر العلماء على كنز ضخم من المعادن النادرة اللازمة للطاقة النظيفة مخبأة داخل نفايات الفحم السامة

توجد ملايين الأطنان من رماد الفحم المتبقي من حرق الوقود الأحفوري الأكثر قذارة على كوكب الأرض في البرك ومدافن النفايات، وهي قادرة على التسرب إلى المجاري المائية وتلويث التربة. لكن هذه النفايات السامة قد تكون أيضًا كنزًا للعناصر الأرضية النادرة اللازمة لدفع العالم نحو الطاقة النظيفة.

قام العلماء بتحليل رماد الفحم المنبعث من محطات توليد الطاقة في جميع أنحاء الولايات المتحدة ووجدوا أنه يمكن أن يحتوي على ما يصل إلى 11 مليون طن من العناصر الأرضية النادرة – ما يقرب من ثمانية أضعاف الكمية التي تمتلكها الولايات المتحدة من الاحتياطيات المحلية – بقيمة حوالي 8.4 مليار دولار، وفقًا لبحث حديث بقيادة جامعة كاليفورنيا. جامعة تكساس في أوستن.

وقالت بريدجيت سكانلون، مؤلفة الدراسة وأستاذ الأبحاث في كلية جاكسون لعلوم الأرض بجامعة تكساس، إنها توفر مصدرًا محتملاً هائلاً للعناصر الأرضية النادرة المحلية دون الحاجة إلى تعدين جديد. وقالت: “هذا يجسد حقًا شعار “من المهملات إلى الكنز”. “نحن نحاول بشكل أساسي إغلاق الدورة واستخدام النفايات واستعادة الموارد الموجودة في النفايات.”

هذه العناصر الأرضية النادرة هي عبارة عن مجموعة من العناصر المعدنية، بأسماء مثل السكانديوم والنيوديميوم والإيتريوم، والتي توجد في قلب الأرض. ولها دور حاسم في التكنولوجيا النظيفة، بما في ذلك السيارات الكهربائية والألواح الشمسية وتوربينات الرياح.

على الرغم من اسمها، فإن هذه المعادن ليست نادرة في الطبيعة، ولكن قد يكون من الصعب استخراجها وفصلها عن الخام المحيط بها بحيث يفوق الطلب العرض.

ومع ابتعاد العالم عن الوقود الأحفوري الذي يؤدي إلى تسخين الكوكب، فسوف تكون هناك حاجة إلى المزيد من العناصر الأرضية النادرة. ومن المتوقع أن يرتفع الطلب على المعادن إلى سبعة أضعاف المستويات الحالية بحلول عام 2040، وفقا لوكالة الطاقة الدولية.

ومع ذلك، يظل العرض الأمريكي صغيرا. منجمها الوحيد واسع النطاق للأتربة النادرة هو ماونتن باس في كاليفورنيا. تستورد البلاد حاليًا أكثر من 95% من العناصر الأرضية النادرة، والتي تأتي الغالبية العظمى منها من الصين، مما يشكل مشكلات تتعلق بسلسلة التوريد والأمن.

وقال سكانلون لشبكة CNN: “نحن بحاجة إلى تحسين الوضع”. وقالت: “لهذا السبب كان هناك تحرك للنظر في المصادر غير التقليدية للأتربة النادرة، وأحد هذه المصادر هو الفحم ومشتقاته”.

يحتوي رماد الفحم على تركيزات منخفضة نسبيًا من العناصر الأرضية النادرة مقارنة بما يمكن استخراجه مباشرة من الرواسب الجوفية. الميزة هي أنها متاحة بسهولة. يتم إنتاج حوالي 70 مليون طن من رماد الفحم كل عام في الولايات المتحدة.

“هناك كميات هائلة من هذه الأشياء في جميع أنحاء البلاد. وقال دافين باجدوناس، مؤلف مشارك في الدراسة وعالم أبحاث في جامعة وايومنغ: “إن عملية الاستخراج الأولية … قد تم الاهتمام بها بالفعل بالنسبة لنا”.

ووجدت الدراسة أن مصدر الفحم يحدد مدى سهولة استخراج الأتربة النادرة.

يحتوي رماد الفحم من حوض أبالاتشي على أعلى كميات من العناصر الأرضية النادرة، ولكن يمكن استخراج 30٪ فقط منها. رماد الفحم من حوض نهر باودر، الذي يمتد بين وايومنغ ومونتانا، يحتوي على أقل متوسط ​​تركيز للعناصر ولكن يمكن استخراج أكثر من 70٪ منه.

وقال بول زيمكيويتز، مدير معهد أبحاث المياه بجامعة وست فرجينيا، الذي لم يشارك في الدراسة، إن عملية الاستخراج من رماد الفحم قد تكون مكلفة. وقال لشبكة CNN إنه يجب موازنة تكاليف التعدين مقابل كمية المنتجات التي يمكن استردادها.

“هناك حاجة إلى أحماض وقواعد قوية لاستخراج العناصر الأرضية النادرة. قال زيمكيفيتش: “كلاهما باهظ الثمن”. وأضاف أن رماد الفحم القادم من الغرب يمكن أن يحتوي على تركيزات أعلى من المعادن القلوية، الأمر الذي من شأنه أن يزيد التكاليف حيث تعمل القلوية على تحييد الحمض.

كلما زاد عدد المواد الكيميائية المطلوبة لهذه العملية، زادت التأثيرات البيئية المحتملة.

وأضاف زيمكيفيتش أن العناصر الأرضية النادرة لا تشكل سوى نسبة ضئيلة من رماد الفحم، لذا فإن استخراجها “لن يغير الحجم الذي يتطلب التخلص والتخزين”. يحتوي رماد الفحم على ملوثات مثل الزئبق والزرنيخ والرصاص، مما يجعله مصدرًا خطيرًا للغاية للنفايات.

ومع ذلك، يقترح مؤلفو الدراسة أن القيمة الناتجة عن استخراج المعادن الأرضية النادرة يمكن استخدامها لتعويض تكاليف تحسين طريقة تخزين رماد الفحم وإدارته.

وفي أبريل/نيسان، أعلنت إدارة بايدن عن استثمار بقيمة 17.5 مليون دولار في مشاريع لاستخراج العناصر الأرضية النادرة من الفحم ونفاياته.

وقالت وزيرة الطاقة جنيفر جرانهولم في بيان في ذلك الوقت إن التمويل “سيزيد من أمننا القومي بينما يساعد في إعادة بناء قطاع التصنيع الأمريكي وتنشيط مجتمعات الطاقة والتعدين في جميع أنحاء البلاد”.

وقد أعرب البعض عن مخاوفهم من أن تحويل رماد الفحم إلى شيء ذي قيمة يمكن أن يستخدم للدفع نحو المزيد من الفحم، وهو أقذر أنواع الوقود الأحفوري المستخدمة في تسخين الكوكب.

إنه ليس شيئًا يثير قلق سكانلون كثيرًا. وقال سكالون: “سنستخدم النفايات القديمة في معظم الأحيان”. يوجد حاليًا أكثر من ملياري طن من رماد الفحم مخزنة في جميع أنحاء الولايات المتحدة، وفقًا لوزارة الطاقة. وقال متحدث باسم وزارة الطاقة: “ليس هناك ما يشير إلى أن الاعتماد المستقبلي على رماد الفحم كمادة وسيطة للمواد الحيوية سيحفز طاقة الفحم”.

وقال سكانلون إن الهدف الأوسع هو إيجاد طرق للحصول على مجموعة من المنتجات من الفحم بالإضافة إلى العناصر الأرضية النادرة لاستخراج القيمة منه دون حرقه.

لمزيد من الأخبار والنشرات الإخبارية لـ CNN، قم بإنشاء حساب على موقع CNN.com